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Alpiner Föhn – neue Strophe zu einem alten Lied

Die Föhnforschung gehört zu den traditionsreichsten Themen der alpinen Meteorologie. Dieses Phänomen bewirkt in manchen Gebieten der Alpen erhebliche Auswirkungen auf das Leben der Bevölkerung: Neben positiven Auswirkungen wie der Ermöglichung des Anbaus von wärmeliebenden Pflanzen bis in höhere Tallagen der Nordalpen in Folge der Erhöhung der Mitteltemperatur durch den Föhn („Türkenröster“ = Maisröster) gibt es auch negative Auswirkungen: Durch die hohen Windgeschwindigkeiten und die Trockenheit der Luft steigt bei Föhn die Gefahr von Bränden stark an, was in der Vergangenheit wiederholt zu Brandkatastrophen geführt hat, indem ganze Dörfer und große Waldflächen ein Raub der Flammen wurden. Auch die direkten Windeinwirkungen können gelegentlich zu großen Waldschäden führen, was besonders im Zusammenhang mit Schutzwäldern eine Bedrohung für den alpinen Lebensraum darstellt. Die physiologischen und psychologischen Auswirkungen des Föhns sind ein weiteres Kapitel, das breites Interesse und die sprichwörtlichen Reaktionen in der von Föhn beeinflussten Bevölkerung hervorruft. In jüngerer Zeit hat der Föhn auch in anderen Wirtschaftszweigen eine gewisse Bedeutung erlangt, wie z. B. in der Luftfahrt, wo die Turbulenz der Föhnströmung und das Auftreten von extremen Windscherungen immer wieder kritische Situationen hervorruft.

Durch die grundlegenden frühen Erkenntnisse der Föhnforschung war dieses meteorologische Phänomen in weiten Zügen schon vor Jahrzehnten physikalisch erklärt. In kaum einem meteorologischen Lehrbuch fehlt eine Darstellung des Föhns als klassisches Beispiel für einen thermodynamischen Prozess in der Atmosphäre. Dadurch bedingt gilt die Föhnforschung heute als nicht mehr prioritär. Um die noch offenen Aspekte dieses Phänomens – z. B. das kleinräumige Strömungsverhalten, dessen Verständnis essentiell für die lokale Föhnvorhersage ist, die Skaleninteraktion, die ausgeprägten Wellenregimes einschließlich Wellenbrechen bei Föhn, u. a. m. – weiter mit materieller Unterstützung wissenschaftlich bearbeiten zu können, wird heute vielfach auf moderne neudeutsche Termini wie „gap-flow“, „trans-Alpine flow“, „downslope windstorms“ usw. ausgewichen.

In einer der Studien wird ein Überblick über die historischen Ergebnisse der Föhnforschung („das alte Lied“) gegeben, zudem werden ausgewählte Ergebnisse aus der Föhnforschung im Rahmen von MAP diskutiert und eine Synthese („neue Strophe“) versucht und in einem Ausblick wird auf die in Zukunft noch zu klärenden Fragen eingegangen. Quelle/vollständige Studien: ‚DWD, Deutscher Wetterdienst‚.

Wasserfall der Hochalpen

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Über den österreichischen Alpen hat sich am Sonntagmorgen eine deutlich ausgeprägte Föhnmauer gebildet. Webcams zeigen, wie sich feuchte Wolkenluft wasserfallartig über Bergkämme hinabstürzt. Der Föhn ist wohl eines der typischsten Wetterphänomene der Alpen. Wenn dieser warme Wind durch die Täler zieht, kann man über den Bergen oftmals faszinierende Wolkenformationen beobachten. Neben den Altocumulus Lenticularis, auch Föhnfische, Linsen- oder Ufowolken genannt, ist die sogenannte Föhnmauer nicht weniger beeindruckend. Diese war am Sonntagmorgen, 20. März 2022, über den Hohen Tauern in den österreichischen Alpen besonders gut zu sehen.Bei der Föhnmauer handelt es sich um eine regelrechte Wolkenfront, die sich bei Föhnlagen entlang des Alpenhauptkamms entwickelt. Im Fall einer Südföhnlage wie dieser staut sich kühle und feuchte Luft auf der Alpensüdseite und eine ausgedehnte Wolkenschicht bildet sich. Die feuchtkühle Luft schwappt über den Alpenhauptkamm und sinkt dort als Fallwind ab. Dabei entstehen wasserfallähnliche Muster, die beim Fotografieren mit einer Langzeitbelichtung besonders gut hervorkommen. Beim Absinken der Luft erwärmt sich diese, wodurch die relative Luftfeuchtigkeit abnimmt und die Wolken sich auflösen. Aus diesem Grund bildet die Föhnmauer eine scharfe Grenze zwischen sonnigem Wetter auf der Alpennordseite und bewölktem Wetter im Süden. Mehr Infos zum Föhn und dessen Entstehung gibt es in diesem Video von ‚WetterOnline/ZAMG‚.

Saharastaub im März 2022

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Mitte März wurde Saharastaub aus der algerischen Wüste nach Mitteleuropa transportiert. Auch in Deutschland konnten durch den Staub in der Luft orange, rötlich oder bräunlich gefärbte Himmel und spektakuläre Sonnenaufgänge und Sonnenuntergänge beobachtet werden. Diese Erscheinungen deuten auf eine besonders hohe Konzentration des Saharastaubs hin – das konnten jüngste Messungen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) und der Hochschule Düsseldorf bestätigen. Nach einem vom Flugzeug aus gemessenen Vertikalprofil der Partikelmassenkonzentration über dem Meteorologischen Observatorium Hohenpeißenberg (MOHp) des DWD betrug bei dem aktuellen Saharastaubereignis die höchste Konzentration über 2200 µg/m³, entsprechend 2.2 mg/m³ in einer Höhe von zwei Kilometern ü. N.N. Das bedeutet, die Konzentration von Staub in der Luft war in dieser Höhe gegenüber den Normalwerten um den Faktor 200 erhöht.

Flugzeugmessung zur genauen Untersuchung des Saharastaubereignisses
Am Donnerstag, dem 17.03.2022, konnte der Deutsche Wetterdienst in Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet Physik und Umweltmesstechnik der Hochschule Düsseldorf das Saharastaubereignis mit Laser-Fernerkundung und Flugzeugmessungen genauer untersuchen. Dazu flog ein Forschungsflugzeug vom Flughafen Essen/Mülheim bis zur Zugspitze und zurück. Auf der Flugroute wurden auch die Positionen von DWD-Messstationen berücksichtigt, an denen jeweils ein Ceilometer zur aktiven Fernerkundung der Atmosphäre betrieben wird.

Ceilometer sind Geräte zur automatischen Messung der Wolkenhöhe bzw. der Wolkenuntergrenze. Sie eignen sich auch zum qualitativen Nachweis von in der Luft enthaltenen Partikeln wie Staub oder Vulkanasche. Wüstenstaub aus der Sahara kann im Mittel in Süddeutschland an 50-60 Tagen pro Jahr und in Norddeutschland an 30 Tagen pro Jahr beobachtet werden. Meistens merkt man am Boden nicht, ob in wenigen Kilometern Höhe eine Staubschicht vorhanden ist oder nicht. Doch mittels Ceilometern kann jedes Staubereignis erfasst werden, sofern dieses nicht zu schwach ausgeprägt ist oder Wolken den Blick in den Himmel verwehren. Dr. Werner Thomas, Experte für Spurengase am Meteorologischen Observatorium Hohenpeißenberg, betonte: „Der Saharastaub in den letzten Tagen war ein außergewöhnlich starkes Saharastaubereignis, das kommt sehr selten vor.“ Das langjährige Mittel der bodennahen Konzentrationen am Hohenpeißenberg hat in den vergangenen 25 Jahren von ca. 12 auf 6 µg/m³ abgenommen. Dort wurden diesmal aber kurzzeitig 170 µg/m³ gemessen, fast so viel wie bei dem bisher stärksten Ereignis in der Messreihe im Mai/Juni 2008, bei dem es bis zu 250 µg/m³ waren.

Bedeutung der gewonnenen Daten für die Forschung
In den nächsten Tagen und Wochen sollen die Daten intensiv analysiert werden, um so die zeitliche und räumliche Verteilung des Saharastaubs über Deutschland besser bewerten zu können. Die gewonnenen Daten werden u.a. auch im Projekt „PermaStrom“ verwendet. „PermaStrom“ hat das Ziel, die Vorhersage der Photovoltaikenergieerzeugung zu präzisieren, indem zum Beispiel die Vorhersage des Auftretens und Transportes von Wüstenstaub verbessert wird. Für Photovoltaikanlagen ist der Saharasand ein großes Problem. Solange er den Himmel verdunkelt, sinkt die Stromerzeugung um zehn bis 20 Prozent – das zeigte bereits das Vorgänger-Forschungsprojekt „PerduS“, an dem der Deutsche Wetterdienst, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die Firma meteocontrol beteiligt waren. Auch in den Folgetagen eines Saharastaubereignisses sinkt die Leistung dort, wo der Staub die Anlagen direkt verschmutzt. Für Energieerzeuger ist es daher sehr wichtig, diese Analyse- und Vorhersagedaten zu kennen, um bei Saharastaub-Ereignissen verlässliche Ertragsprognosen erstellen zu können. „Die durch die Flugzeugmessung gewonnenen Daten leisten damit auch einen wichtigen Beitrag zum Ausbau der Erneuerbaren Energien und zur Energiewende“, bestätigt Werner Thomas: „Ich bedanke mich herzlich bei allen Beteiligten der Hochschule Düsseldorf und des Deutschen Wetterdienstes, dafür, dass dieser Flug zustande kam. Wir freuen uns auf weitere interessante Ergebnisse bei der Feinanalyse der Daten.“ Quelle: ‚DWD‘.